3D 虚拟技术辅助治疗复杂胫骨平台粉碎性骨折患者的临床效果

丁爱军，谢晟，梁玮，龚磊

江西省宜春市第二人民医院骨科 （江西宜春 336000）

复杂胫骨平台骨折作为一种临床骨科常见的关节内骨折，以高能量损伤为主要致病原因，合并骨质疏松亦有一定的致病率，若不及时予以有效的措施干预，患者后续可能出现感染、关节功能障碍、创伤性关节炎等严重不良事件，导致骨折端难以愈合，影响生命质量[1-2]。针对该病患者，临床主张采取手术进行解剖复位，内固定手术作为一种常用的术式，可通过固定骨折端，避免畸形愈合及关节面塌陷和骨不连等情况，提高患者术后恢复效果。近年来，随着计算机技术在临床医学研究的不断深入，3D 打印技术作为一种新兴技术，将其应用于骨折端闭合手术中，过程中可综合患者实际病情利用三维重建技术建立一个实物骨折模型，为术者提供精确的术中定位、定量信息，可控制传统手术中器械侵袭对患者机体造成的刺激，进而降低不良事件发生率，加快术后恢复[3-4]。基于此，本研究探讨3D 虚拟技术辅助治疗复杂胫骨平台粉碎性骨折患者的临床效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年5月至2020年5月我院收治的62例复杂胫骨平台粉碎性骨折患者，随机分为试验组与对照组，各31例。试验组男16例，女15例；年龄24～52岁，平均（36.45±4.58）岁；致伤原因，10例摔伤，8例交通伤，13例高处坠落伤。对照组男17例，女14例；年龄23～50岁，平均（37.05±3.78）岁；致伤原因，12例摔伤，8例交通伤，11例高处坠落伤。两组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会批准。

1.2 方法

对照组行传统切开复位内固定术治疗：以X 线及CT 影像资料为基础，明确手术方案，对患者行腰硬联合麻醉，协助其取平卧位或俯卧位，然后根据骨折类型，选择胫骨外侧中段或前内侧做切口，暴露骨折端，清除关节腔内血块、组织和骨折碎片，并于直视下复位骨折端，直至复位程度最接近解剖结构后，用克氏针暂时固定，并利用C 型臂X 线机（南京杰雄医疗装备有限公司，型号JXC6000型）观察术中复位透视情况，合理选择预弯钢板、内固定钢板，依序进行钻孔、螺钉置入，并固定好解剖钢板，经透视确定关节面是否平整及螺钉固定和钢板位置是否可有效复位骨折端，确认效果满意后冲洗切口、留置引流管，随后逐层缝合切口，术毕。

试验组经3D 虚拟技术辅助完成切开复位内固定术治疗：重建骨折三维模型，即将虚拟骨折块复位到解剖结构，将CT 扫描获取的图像输入Mimics Research 39.0软件，得到胫骨平台骨折的三维模型，随后利用应用区域的生长模块逐个分离骨折块，并交替使用重新定位模块中的“Move with Mouse”和“Rotate with Mouse”完成胫骨平台关节的复位流程；建立胫骨平台钢板三维模型库，即利用CT 扫描钢板后所得数据建立接骨板模型库，在模型库中合理选择数字钢板，并将其输入Mimics Research 39.0软件进行阈值调整，使钢板完全显示，然后进行三维虚拟内固定，处理虚拟关节图像中的平整度；应用3D 打印技术，按1 ∶1比例制作出骨折模型，用万能胶粘接骨折块，模拟钢板与骨折线的位置，并根据软件中的复位情况设计内、外侧平台松质骨螺钉角度和位置；最后根据上述制定的内固定方案，在不违背手术原则的前提下完成内固定手术。

术后对患者进行常规护理，术后3 d 内需将患肢抬高并做好固定，必要情况下可予以依托考昔（Frosst Iberica SA，国药准字J20180057，60 mg×5片）减轻机体疼痛（口服，2次/d，1片/次）；手术3 d 后即可制定科学的锻炼方案，前期锻炼以被动屈伸膝为主，然后有序地过渡到主动屈膝；术后2周可将缝线拆除；术后6周可在专业护理人员协助下下地行走，适当增加负重，直至复诊影像学结果显示骨折完全愈合，即可开始完全负重。

1.3 观察指标

（1）围手术期指标：比较两组的手术时间、术中出血量、骨折复位时间、骨折愈合时间。（2）膝关节功能：采用美国特种外科医院（Hospital for Special Surgery，HSS）膝关节功能评估法进行评估，内容包括关节疼痛程度、功能、活动范围、稳定性和屈膝畸形等，分值0～100分，评分越高表明患者膝关节功能恢复越显著。（3）生活自理能力：采用日常生活自理能力评定表（activity of daily living scale，ADL）进行评估，内容包括进食、梳妆、洗漱、洗澡、如厕、穿衣、转移、行走等，分值0～80分，总分＜26分为完全正常，＞26分提示有不同程度的功能下降，评分越低表明患者生活自理能力越强。（4）不良事件：比较两组螺钉松动或断裂、创伤性关节炎、关节僵直、切口感染等不良事件发生情况。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 两组围手术期指标比较

试验组手术时间、骨折复位时间、骨折愈合时间均短于对照组，术中出血量少于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组围手术期指标比较（±s）

表1 两组围手术期指标比较（±s）

组别例数手术时间（min）术中出血量（ml）试验组31104.03±26.77212.63±12.76对照组31140.02±30.42350.58±15.34 t 6.778.44 P＜0.05＜0.05组别例数 骨折复位时间（min） 骨折愈合时间（d）试验组3141.42±2.5470.05±15.22对照组3162.58±1.6680.68±18.23 t 6.155.78 P＜0.05＜0.05

2.2 两组膝关节功能、生活自理能力比较

术前，两组HSS 评分、ADL 评分比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；术后2个月，两组HSS 评分、ADL 评分均优于术前，且试验组优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组膝关节功能、生活自理能力比较（分，±s）

表2 两组膝关节功能、生活自理能力比较（分，±s）

注：HSS 为美国特种外科医院，ADL 为日常生活自理能力评定表

组别例数HSS 评分tP术前术后2 个月试验组3168.29±5.55 80.41±3.874.05＜0.05对照组3169.31±6.05 88.64±3.656.33＜0.05 t 1.884.32 P＞0.05＜0.05组别例数ADL 评分tP术前术后2 个月试验组3146.37±3.02 30.94±3.255.33＜0.05对照组3145.24±4.02 19.75±3.657.05＜0.05 t 0.775.13 P＞0.05＜0.05

2.3 两组不良事件发生情况比较

试验组不良事件发生率低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 两组不良事件发生情况比较[例（%）]

3 讨论

针对复杂胫骨平台粉碎性骨折患者，临床多选择切开复位内固定术予以治疗，术前经X 线、CT等所呈二维图像结果制定具体手术方案，术中进行关节面平整度恢复、下肢力线纠正至原处稳定膝关节功能，进而解除病理反应[5]。随着医疗技术的不断发展，3D 打印技术作为临床骨科近年所推广的新型辅助技术，将其应用于骨折患者手术治疗中，可针对具体骨折情况制造模型，优势在于可使患者病情得到全面且直观的体现，便于医师术前通过模型观摩、实体测量来为手术有效开展提供科学依据，时间充裕时还可开展手术模拟操作，提高患者真实手术的成功率和手术疗效。

本研究结果显示，试验组手术时间、骨折复位时间、骨折愈合时间均短于对照组，术中出血量少于对照组（P＜0.05）；术后2个月，试验组膝关节功能、生活自理能力均优于对照组（P＜0.05）；试验组不良事件发生率低于对照组（P＜0.05）。相较于单一进行传统外科手术治疗，3D 打印技术具有如下优势：（1）3D 打印技术可遵循1 ∶1比例制作出骨折模型，利于医师于术前仔细观察和精确测量，全面了解骨折类型、移位方向及关节面塌陷情况，为术前制定手术计划提供科学数据[6-7]；（2）考虑到患者复杂胫骨平台骨折问题及受力面的差异性，医师在针对患者骨折情况制定手术方案时，需综合手术入路、内固定方式等选择最适合患者的治疗方案，而3D 打印技术的有效应用，便于医师于术前通过模拟复位操作科学选择钢板固定方式，有效弥补了传统术式中术前规划的不足[8-9]；（3）应用3D 打印技术无需精密昂贵的仪器支持、无需多次进行射线检查，医师严格按照术前计划逐步开展手术即可有效避免术中反复透视问题[10]，此外，3D打印技术的应用便于医师对患者及家属直观地讲解病情，提高其对病情及手术过程的了解程度，利于改善医患关系，提高患者治疗配合度。

综上所述，针对复杂胫骨平台粉碎性骨折患者，经3D 虚拟技术辅助完成切开复位内固定术的手术时间短，术中出血量少，可改善患者膝关节功能及生活自理能力，加快术后恢复速度，且安全性较高。